HUP0900569A2 - Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption - Google Patents
Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption Download PDFInfo
- Publication number
- HUP0900569A2 HUP0900569A2 HU0900569A HUP0900569A HUP0900569A2 HU P0900569 A2 HUP0900569 A2 HU P0900569A2 HU 0900569 A HU0900569 A HU 0900569A HU P0900569 A HUP0900569 A HU P0900569A HU P0900569 A2 HUP0900569 A2 HU P0900569A2
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- solution
- electrodes
- voltage
- working electrodes
- driven shaft
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 title 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 title 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 20
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 13
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
KÖZZÉTÉTELI PÉLDÁNYPUBLICATION COPY
Szolgálati találmányService invention
Eljárás és automata berendezés vizek alkálifém ion tartalmának csökkentésére feszültségváltó elektroszorpcióvalMethod and automatic apparatus for reducing the alkali metal ion content of water by voltage-switched electrosorption
Tiszai Vegyi Kombinát Nyrt., TiszaújvárosTisza Chemical Combine Plc., Tiszaújváros
Feltalálók: Lörincz István 25%, Bóta János 15%, Dr. Nagy Gábor 10%, Dr. Horváth Géza 25%, Dr. Tóth Imre 15%, Rippelné Pethő Dóra 10%.Inventors: István Lörincz 25%, János Bóta 15%, Dr. Gábor Nagy 10%, Dr. Géza Horváth 25%, Dr. Imre Tóth 15%, Dóra Pethő Rippelné 10%.
A találmányi bejelentés tárgya eljárás és annak kivitelezésére szolgáló automata berendezés vizek alkálifém ion tartalmának csökkentésére feszültségváltó elektroszorpcióval, különösen lúgos szennyvizek tisztítására.The subject of the invention is a method and an automatic device for carrying it out for reducing the alkali metal ion content of water by voltage-switched electrosorption, especially for the purification of alkaline wastewater.
A technika jelenlegi állása szerint szennyvizek Na-ion koncentrációjának csökkentésére ioncserés vagy kalcináláson alapuló módszereket alkalmaznak.According to the current state of the art, methods based on ion exchange or calcination are used to reduce the Na ion concentration in wastewater.
Az ioncsere művelet hátránya, hogy a kimerült ioncserélő anyagot regenerálni kell. A regenerálás során ennél a módszernél az eredeti sótartalom több mint kétszerese termelődik. Ennek hasznosításáról illetve megfelelő elhelyezéséről a környezetvédelmi előírások miatt gondoskodni kell.The disadvantage of the ion exchange process is that the exhausted ion exchange material must be regenerated. During regeneration, more than twice the original salt content is produced in this method. This must be utilized and disposed of properly due to environmental regulations.
A nátrium tartalom csökkentése megoldható kalcinálással is, amikor kémiai reakcióval NaHCO3 kristályokat választanak ki és hőkezelés következtében kalcinált szóda keletkezik. Ennek a módszernek nagy a hőigénye, valamint hátránya még, hogy a technológiában használt nátronlúg nátrium-tartalma szódaként, mint termékként jelentkezik, és így nem vezethető vissza a technológiai folyamatba.Reducing the sodium content can also be achieved by calcination, when NaHCO 3 crystals are separated by a chemical reaction and calcined soda is produced as a result of heat treatment. This method requires a lot of heat and has the disadvantage that the sodium content of the caustic soda used in the technology appears as soda as a product and thus cannot be traced back to the technological process.
NaCl tartalmú oldat tisztítására elvi elektroadszorpciós módszert ismertet Oren és Softer (Y. Oren, A. Soffer; J. Electrochem. Soc., 125 (1978), 869-875) oszlopos berendezést alkalmazva, a folyadék ciklikus áramoltatásával megoldva az ionok szeparációját. Ennél az eljárásnál az elektródokat egy membrán alkalmazásával el kell választani egymástól.A theoretical electroadsorption method for the purification of NaCl-containing solutions was described by Oren and Softer (Y. Oren, A. Soffer; J. Electrochem. Soc., 125 (1978), 869-875) using a column apparatus, with the separation of ions achieved by cyclic flow of the liquid. In this method, the electrodes must be separated from each other by a membrane.
·; Szolgálati*taíálhanj ··· ·« · · · · ···; Service*taíálhanj ··· ·« · · · · · ·
A szennyvíz összetételének ismeretében célunk, olyan technológia megvalósítása, amely a szennyvíz Na-ion csökkentése mellett lehetővé teszi a szennyező anyagként jelentkező Naionnak egy másik rendszerben való dúsítását és a technológiába való visszavezetését. Ennek következtében a környezetbe való káros anyag kibocsátás jelentősen csökkenthető.Knowing the composition of the wastewater, our goal is to implement a technology that, in addition to reducing the Na-ion content of the wastewater, also enables the enrichment of the Na-ion pollutant in another system and its return to the technology. As a result, the emission of harmful substances into the environment can be significantly reduced.
Célunk megvalósításához úgy találtuk, hogy a számos alternatív tisztítási technológia közül a feszültségváltó adszorpció (ESA; Electro Swing Adsorption) a legalkalmasabb az alkálifém ion tartalom csökkentésére. Felismertük, hogy az iondúsítást el tudjuk érni membrán alkalmazása nélkül is, ha két külön folyadékteret alkalmazunk és az elektroadszorpciós lépést követően a felületén ionokban dús elektródot kiszakítjuk az oldatból és egy másik oldatba helyezzük át.To achieve our goal, we found that among the many alternative purification technologies, Electro Swing Adsorption (ESA) is the most suitable for reducing the alkali metal ion content. We realized that we can achieve ion enrichment without the use of a membrane if we use two separate liquid compartments and, after the electroadsorption step, we tear an electrode rich in ions on its surface out of the solution and transfer it to another solution.
Az ESA alapját elektroszorpciós folyamatok képezik, ahol elektroszorpción elektromosan töltött elektródok felületén végbemenő adszorpciót értünk.ESA is based on electrosorption processes, where electrosorption refers to adsorption on the surface of electrically charged electrodes.
Az elektrokémiai módszerek, közöttük az elektroszorpció alkalmazásának feltétlen előnye, hogy nincs szükség kemikáliákra, így nem termelődik környezetszennyező anyag. További előny, hogy az elektrokémiai paraméterek egyszerűen mérhetők és könnyen szabályozhatók, így a művelet automatizálható.The absolute advantage of using electrochemical methods, including electrosorption, is that no chemicals are needed, thus no environmental pollutants are produced. Another advantage is that the electrochemical parameters can be easily measured and controlled, so the operation can be automated.
A feszültségváltó adszorpció elválasztásként való alkalmazását az teszi lehetővé, hogy az elektromos térben az elektródok felületén az ionok koncentrációja különbözik az oldatban lévőétől. Tehát a katód felületén a kation koncentrációja megnő, az anódon a kation koncentrációja csökken.The application of voltage-switched adsorption as a separation is made possible by the fact that in an electric field the concentration of ions on the surface of the electrodes differs from that in the solution. Thus, the concentration of cations on the cathode surface increases, while the concentration of cations on the anode decreases.
A feszültségváltó adszorpció vázlatos felépítése az 1. ábrán látható. Ahol:The schematic structure of voltage-converter adsorption is shown in Figure 1. Where:
1. feszültségforrás,1. voltage source,
2. polaritáskapcsoló,2. polarity switch,
3. ellenelektród,3. counter electrode,
4. munkaelektród,4. working electrode,
5. szegényítendő oldatot tartalmazó edény,5. a vessel containing the solution to be depleted,
6. dúsítandó oldatot tartalmazó edény.6. a vessel containing the solution to be enriched.
Találmányunk szerint a feszültségváltó adszorpciót ciklikus műveletben alkalmazzuk úgy, hogy az elektródra először negatív potenciált kapcsolunk, majd amikor a felületén feldúsultak a kationok, akkor a munka elektródot kiemeljük az oldatból és egy másik oldatba merítjük, ahol megcseréljük a polaritást. Ennek következtében a kationban dús felületű katód anód lesz, amelyről az elektromos tér hatására az oldatba diffundálnak a kationok. A kationok leválása |TVKNyrt. 2 Cg.: 05-10-000065| *: S2oígálati’tiíálfr£irJAccording to our invention, voltage-switched adsorption is applied in a cyclic operation by first applying a negative potential to the electrode, and then, when the cations have become enriched on its surface, the working electrode is removed from the solution and immersed in another solution, where the polarity is reversed. As a result, the cathode with a cation-rich surface becomes the anode, from which the cations diffuse into the solution under the influence of the electric field. The detachment of the cations |TVKNyrt. 2 Cg.: 05-10-000065| *: S2oígálati’tiíálfr£irJ
--------------—--“ · · · · · · · ·« · · után a munkaelektródot visszaemeljük az első oldatba és kezdjük a folyamatot elölről. Megfelelő ciklus alkalmazásával a szegényítendő oldatban a kívánt mértékre csökken a kation, jelen esetben Na-ion koncentráció, míg a dúsítandó oldat Na-ion koncentrációja elegendően nagy ahhoz, hogy visszavezethető legyen a technológiába.--------------—--“ · · · · · · · « · · After that, the working electrode is lifted back into the first solution and the process is started again. By using an appropriate cycle, the cation, in this case the Na-ion concentration, in the solution to be depleted is reduced to the desired level, while the Na-ion concentration of the solution to be enriched is high enough to be returned to the technology.
Az automatizált készülékkel szembeni elvárás, hogy a paraméterek gyors, széles tartományban állíthatók legyenek, a működés legyen megbízható, stabil, könnyű legyen a kezelhetősége és képes legyen áramló rendszerek mérésére is.The expectation for an automated device is that the parameters can be adjusted quickly and in a wide range, the operation should be reliable, stable, easy to handle, and it should be able to measure flowing systems.
A találmány szerinti automata készülék és a hozzátartozó kiszolgáló berendezések kiviteli alakját a 2. ábra segítségével ismertetjük. Ahol:The embodiment of the automatic device according to the invention and the associated service equipment is described with the help of Figure 2. Where:
1. folyamatirányító számítógép,1. process control computer,
2. tápegység,2. power supply,
3. szabályozó egység,3. control unit,
3.1 állítható időkapcsolók,3.1 adjustable timers,
3.2 kontroll lámpák,3.2 control lamps,
3.3 programozható ciklusszámláló,3.3 programmable cycle counter,
4. az automata adszorpciós készülék.4. the automatic adsorption device.
Az alapvezérlést a 1 folyamatirányító számítógép végzi, amelyen a polarizációs feszültségek állíthatók be, valamint ez végzi a mintavételezést is. Az elektroszorpció - deszorpció lezajlását az áramerősség változásai jelzik, ezért a számítógéppel folyamatosan mérjük és regisztráljuk a cellákon átfolyó áram erősségét. A számítógéphez csatlakozik egy 2 tápegység, amely a szükséges feszültségeket állítja elő. Az adszorpciós készülék, és a feszültségforrás között helyezkedik el a 3 szabályzó egység, amelynek két 3.1 állítható időkapcsolójával pontosan beállíthatók a megválasztott adszorpciós és a deszorpciós idők. Az adszorpciós és deszorpciós folyamatok pillanatnyi állapotát a 3.2 kontroll lámpák jelzik. A kívánt ciklusszámot pedig a 3.3 programozható ciklusszámlálón tudjuk beállítani. A rendszer főeleme a 4 automata adszorpciós készülék.The basic control is performed by the process control computer 1, on which the polarization voltages can be set, and it also performs the sampling. The progress of electrosorption - desorption is indicated by changes in the current strength, therefore the computer continuously measures and registers the current strength flowing through the cells. A power supply 2 is connected to the computer, which generates the necessary voltages. The control unit 3 is located between the adsorption device and the voltage source, with two adjustable time switches 3.1 of which the selected adsorption and desorption times can be precisely set. The current status of the adsorption and desorption processes is indicated by the control lamps 3.2. The desired cycle number can be set on the programmable cycle counter 3.3. The main element of the system is the automatic adsorption device 4.
A 4 automata adszorpciós készülék felépítését, elemeit a 3. ábra segítségével mutatjuk be. Ahol:The structure and elements of the 4 automatic adsorption devices are shown in Figure 3. Where:
1. anódtér-kád,1. anode space tank,
2. katódtér-kád,2. cathode chamber tank,
3. grafit ellenelektródok, iTVKNyrt.3. graphite counter electrodes, iTVKNyrt.
Cg.: 05-10-000065| ’í S2©lgálati'tálaimén νCg.: 05-10-000065| ’í S2©lgálati'tálaimén ν
------------—--' · · · · · · · · · · ·------------—--' · · · · · · · · · · ·
4. mozgatható munkaelektródok,4. movable working electrodes,
5. átemelőkar,5. transfer lever,
6. hajtott tengely,6. driven axle,
7. programtárcsa,7. program dial,
8. elektromos motor,8. electric motor,
9. mikrokapcsolók.9. microswitches.
A 4 mozgatható munkaelektródok egy 6 hajtott tengelyre vannak rögzítve, amelyet egy 5 emelőkar emel át a 1 anódtér-kádból a 2 katódtér-kádba. Az 5 emelőkart a 6 hajtott tengely mozgatja, melynek egyik végén egy 7 programtárcsa és ehhez illeszkedő négy 9 mikrokapcsoló van. Ezek a 9 mikrokapcsolók felelősek az 5 emelőkar leállításáért adott pozícióban, a polarizációs feszültségek be és ki kapcsolásáét valamint a pólusváltásért. A 6 hajtott tengely másik végéhez áttételen keresztül kapcsolódik egy 8 elektromos motor, amely a 6 hajtott tengelyt forgatja. A 1-2 kádakba 3 grafit ellenelektródok vannak rögzítve. Ezek közé helyezzük be a 4 mozgatható munkaelektródokat.The movable working electrodes 4 are fixed to a driven shaft 6, which is lifted from the anode compartment tank 1 to the cathode compartment tank 2 by a lifting arm 5. The lifting arm 5 is moved by the driven shaft 6, at one end of which there is a program dial 7 and four microswitches 9 that fit it. These microswitches 9 are responsible for stopping the lifting arm 5 in a given position, switching the polarization voltages on and off and changing the poles. An electric motor 8 is connected to the other end of the driven shaft 6 through a gear, which rotates the driven shaft 6. Graphite counter electrodes 3 are fixed in the tanks 1-2. The movable working electrodes 4 are inserted between these.
Az automata adszorpciós készülék működését az alábbi konkrét példa bemutatásával ismertetjük:The operation of the automatic adsorption device is explained by presenting the following specific example:
A 1 anódtér-kádba és a 2 katódtér-kádba 50 cm3 folyadék befogadására alkalmas teret alakítottunk ki, melyekben 6 db grafit ellenelektród van rögzítetten elhelyezve.A space suitable for holding 50 cm 3 of liquid was created in anode compartment 1 and cathode compartment 2, in which 6 graphite counter electrodes are fixedly placed.
A munkaelektródként nagy porozitású 5 db Ni-elektródot használtunk, amely belemerül az anódtér oldali oldatba a grafit ellenelektródok közé. Az így összeállított cellára rákapcsoljuk a megfelelő polarizációs feszültséget úgy, hogy a munkaelektród legyen a negatív (katód), míg az ellenelektród a pozitív (anód). Ekkor a pozitív töltésű ionok a munkaelektródokhoz vándorolnak, és felületükön megkötődnek. Ez az elektroadszorpciós fázis. A munkaelektród telítettsége nyomon követhető a cellán keresztül folyó áram mérésével. Amikor az elektroszorpció folyamata lezajlott, az ionokkal telített munkaelektródot kiemeljük az oldatból, és lekapcsoljuk a polarizációs feszültséget. Ezután áthelyezzük a másik oldatba (katódtér), amelyet töményíteni szeretnénk, majd ellentétes feszültséget kapcsolunk rá. Ekkor a munkaelektród lesz a pozitív, míg a másik cellában lévő ellenelektród a negatív. Ennek hatására a munkaelektród felületéről az elektrosztatikus taszítás következtében az ionok deszorbeálódnak, és a töményítendő oldatba kerülnek. Ezt a folyamatot ugyancsak a cellában folyó áram figyelésével lehet nyomon követni. Ez után a munkaelektródot újra kiemeljük, lekapcsoljuk róla a feszültséget, és kezdődhet a ciklus elölről. Fontos, hogy az elektród |TVK NyitWe used 5 Ni electrodes with high porosity as the working electrodes, which are immersed in the solution on the anode side between the graphite counter electrodes. The appropriate polarization voltage is applied to the cell thus assembled so that the working electrode is the negative (cathode) and the counter electrode is the positive (anode). Then the positively charged ions migrate to the working electrodes and bind to their surface. This is the electroadsorption phase. The saturation of the working electrode can be monitored by measuring the current flowing through the cell. When the electrosorption process has taken place, the working electrode saturated with ions is removed from the solution and the polarization voltage is switched off. Then we transfer it to the other solution (cathode space) that we want to concentrate, and then we apply an opposite voltage to it. Then the working electrode becomes the positive, while the counter electrode in the other cell is the negative. As a result, the ions are desorbed from the surface of the working electrode due to electrostatic repulsion and are transferred to the solution to be concentrated. This process can also be monitored by monitoring the current flowing in the cell. After this, the working electrode is removed again, the voltage is switched off, and the cycle can start again. It is important that the electrode |TVK Open
Cg.: 05-10-000065|Cg.: 05-10-000065|
Szolgálati* tcUálTnanj kiemelése után kapcsoljuk le a polarizációs feszültséget, mert a munkaelektród és az oldat között nyugalmi állapotban, vagy épp a mozgatás következtében is kialakulhat potenciálkülönbség.After removing the service electrode, turn off the polarization voltage, because a potential difference may develop between the working electrode and the solution at rest or as a result of movement.
Az alapvető cél az, hogy minimális idő, és energia felhasználás mellett a lehető legtöbb Naiont távolítsuk el az anódtéri oldatból és juttassuk át a katódtéri oldatba.The basic goal is to remove as many Naions as possible from the anode solution and transfer them to the cathode solution with minimal time and energy consumption.
Vizsgáltuk az egyes paraméterek hatását az anyagátvitelre. Anyagátvitel alatt, az adott paraméterek mellett az anód térből a katód térbe átvitt ionok mennyiségét értjük egyetlen ciklus alatt m2-re vonatkoztatva. (Mértékegysége: átvitt ionok tömege / m2, ciklusok száma) A vizsgálatok során változtattuk a ciklusszámot, a polarizációs feszültségeket, az oldat koncentrációját és a deszorpciós időt a megfelelő anyagátvitel és hatásfok elérése érdekében. A méréseket 0,2 m/m %, 2 m/m %, 4 m/m % koncentrációjú NaOH oldatokkal végeztük el és vizsgáltuk a koncentráció hatását az anyagátvitelre a ciklusszám függvényében. A kísérletek során az alábbi paramétereket állandó értéken tartottuk:We investigated the effect of each parameter on mass transfer. Mass transfer, under the given parameters, is the amount of ions transferred from the anode space to the cathode space per m 2 during a single cycle. (Unit: mass of transferred ions / m 2 , number of cycles) During the tests, we varied the cycle number, polarization voltages, solution concentration and desorption time in order to achieve the appropriate mass transfer and efficiency. The measurements were performed with NaOH solutions of 0.2 m/m %, 2 m/m %, 4 m/m % concentration and the effect of concentration on mass transfer was investigated as a function of the cycle number. During the experiments, the following parameters were kept constant:
1.táblázatTable 1
Az anyagátvitel függése a koncentrációtól és a ciklusszámtólDependence of mass transfer on concentration and cycle number
iTVKNyrtiTVKNyrt
Cg.: 05-10-000065, *í S2ölgálati'tálálh&n^Cg.: 05-10-000065, *í S2olgálati'tálálál&n^
-------------------- · · · · · » ·«· · ·-------------------- · · · · · » ·«· · ·
A polarizációs feszültség hatását az anyagátvitelre az alábbi kísérleti adatokkal mutatjuk be. Itt a polarizációs feszültséget 1000 mV és 2400 mV között változtattuk 200 mV-os lépésközzel. Minden mérést a következő állandó paraméterek mellett végeztük:The effect of polarization voltage on mass transfer is illustrated by the following experimental data. Here, the polarization voltage was varied between 1000 mV and 2400 mV in 200 mV steps. All measurements were performed with the following constant parameters:
1400-1600 mV-nál az anyagátvitelnek minimuma van, mivel ezen a polarizációs potenciálon kezdődik a vízbontás, amely gátolja a felületeken lejátszódó folyamatokat. Nagyobb feszültségeknél ezt a gátlást némileg ellensúlyozza a nagyobb elektrosztatikus tér, így az anyagátvitel nő.At 1400-1600 mV, there is a minimum of mass transfer, since at this polarization potential water splitting begins, which inhibits the processes taking place on the surfaces. At higher voltages, this inhibition is somewhat offset by the larger electrostatic field, so mass transfer increases.
2. táblázatTable 2
Az anyagátvitel függése a polarizációs feszültségtőlDependence of mass transfer on polarization voltage
A következőkben bemutatjuk a deszorpciós idő hatását az anyagátvitelre. Porózus elektródokat alkalmazva számolnunk kell a fellépő pórusdiffúziós gátlással. Megállapítottuk, hogy az adszorpciós folyamatok gyorsabban játszódnak le a deszorpciónál. Ennek következtében az elektród egy adott idő után telítődik nátrium ionnal.In the following, we present the effect of desorption time on mass transfer. When using porous electrodes, we have to take into account the pore diffusion inhibition that occurs. We have found that adsorption processes occur faster than desorption. As a result, the electrode becomes saturated with sodium ions after a certain time.
Az anyagátvitel növelése érdekében növeltük a deszorpciós időt is. Az adszorpciós idő 25 s volt, míg a deszorpciós időt 25 - 600 s között változtattuk. A kísérletek alapján elmondható, hogy a pórusdiffuziós gátlás miatt legalább 300 s-os deszorpciós időt kell alkalmaznunk.In order to increase the mass transfer, we also increased the desorption time. The adsorption time was 25 s, while the desorption time was varied between 25 - 600 s. Based on the experiments, it can be said that due to the pore diffusion inhibition, we should use a desorption time of at least 300 s.
|TVK Nyit.|TVK Open.
Cg.: 05-10-000065| 'I SMgáíatftáÍálfrianjCg.: 05-10-000065| 'I SMgáíatftáÍálfrianj
Vizsgálatok során a következő állandó paraméterek mellett mértük az anyagátvitel mértékét a deszorpciós idő függvényében:During the tests, we measured the mass transfer rate as a function of desorption time under the following constant parameters:
• Oldat koncentrációja • Polarizációs feszültség • Adszorpciós idő (ta):• Solution concentration • Polarization voltage • Adsorption time (ta):
• Ciklusszám:• Cycle number:
m/m %%m/m
1200 mV s1200 mVs
db • Elektród távolság:pcs • Electrode distance:
2,5 mm2.5mm
3. táblázatTable 3
Az anyagátvitel függése a polarizációs feszültségtőlDependence of mass transfer on polarization voltage
Természetesen a lejátszódó folyamatok függnek az elektród pórusméret - eloszlásától és szerkezetétől. A megállapított deszorpciós idő (300 s) kizárólag az azonos receptura alapján készített Ni-pasztilla elektródokra vonatkozik. Más típusú elektródokra ezt az értéket újra meg kell határozni, mivel a pórusméret eloszlás nagymértékben függ az elektród gyártási körülményeitől is.Of course, the processes taking place depend on the pore size distribution and structure of the electrode. The determined desorption time (300 s) applies only to Ni-pellet electrodes prepared according to the same recipe. For other types of electrodes, this value must be determined again, since the pore size distribution also depends to a large extent on the electrode manufacturing conditions.
A feszültségváltó elektroszorpció alkalmazásának előnye, hogy nem használ veszélyes kemikáliákat, csak inert elektródokat. Továbbá nem termel környezetszennyező anyagokat, valamint az elektrokémiai paraméterek egyszerűen mérhetők és könnyen szabályozhatók.The advantage of using voltage-switched electrosorption is that it does not use hazardous chemicals, only inert electrodes. Furthermore, it does not produce any environmental pollutants, and the electrochemical parameters are simple to measure and easy to control.
Az eljárás alkalmazható olefingyári, finomítói szennyvizek tisztítására, vizek sótalanítására, azzal a feltétellel, hogy azok alkáli ion koncentrációja 0,2-4 m/m % között van. Azt tapasztaltuk, hogy a rendszer 20-30 %-os tisztítási hatásfokkal képes működni, mely javítható, ha kaszkád rendszerben üzemeltetjük.The process can be used for the treatment of olefin plant and refinery wastewaters, and for the desalination of waters, provided that their alkali ion concentration is between 0.2-4 m/m %. We have found that the system can operate with a purification efficiency of 20-30 %, which can be improved if operated in a cascade system.
|TVK Nyrt.|TVK Plc.
Cg.: 05-10-000065|Ref.: 05-10-000065|
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0900569A HUP0900569A2 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU0900569A HUP0900569A2 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU0900569D0 HU0900569D0 (en) | 2009-11-30 |
| HUP0900569A2 true HUP0900569A2 (en) | 2011-05-30 |
Family
ID=89989238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU0900569A HUP0900569A2 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HUP0900569A2 (en) |
-
2009
- 2009-09-11 HU HU0900569A patent/HUP0900569A2/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU0900569D0 (en) | 2009-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghyselbrecht et al. | Desalination feasibility study of an industrial NaCl stream by bipolar membrane electrodialysis | |
| Ge et al. | Capacitive deionization for nutrient recovery from wastewater with disinfection capability | |
| JP4490422B2 (en) | Selectable ion concentration with electrolytic ion exchange | |
| TWI480094B (en) | Electrodialysis device and process | |
| Eisaman et al. | CO2 desorption using high-pressure bipolar membrane electrodialysis | |
| Su et al. | Membrane-free electrodeionization for high purity water production | |
| Liu et al. | Relation between operating parameters and desalination performance of capacitive deionization with activated carbon electrodes | |
| KR101650137B1 (en) | Capacitive deionization device and method of controlling thereof | |
| KR101083244B1 (en) | Control method of capacitive desalination device | |
| Xing et al. | Continuous electrodeionization for removal and recovery of Cr (VI) from wastewater | |
| FI3768879T3 (en) | System and method for generation of gases | |
| JP2012057229A (en) | Scale prevention method for three-compartment electrolytic water generator, and three-compartment electrolytic water generator | |
| WO2007037193A1 (en) | Ion concentration regulation method and ion concentration regulation apparatus | |
| JP2012081448A (en) | Sterilized water making apparatus, and method for making sterilized water | |
| CN102372345A (en) | Super capacitor desalination apparatus and desalination method | |
| Yao et al. | Occurrence of re-adsorption in desorption cycles of capacitive deionization | |
| US20160039688A1 (en) | Water reclamation system and deionization treatment device, and water reclamation method | |
| Choi et al. | The maximum allowable charge for operating membrane capacitive deionization without electrode reactions | |
| KR102333809B1 (en) | Water treatment system of capacitive deionization (cdi) type including circulating tank for desorption process, and control method for the same | |
| JP2013545612A (en) | Electrodeionization equipment | |
| CA3008590A1 (en) | Device for generating hydrogen peroxide | |
| KR101394112B1 (en) | Water treatment cell by electrosorption, Electrosorptive water treatment apparatus and method using the same | |
| HUP0900569A2 (en) | Method and automatic instrument for reducing alkali metal content of water by voltage transforming electrosorption | |
| KR20160117751A (en) | System and method for generating fresh water | |
| EP2905263A1 (en) | Softening apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA9A | Lapse of provisional patent protection due to relinquishment or protection considered relinquished |